RU2272368C2 - Transparent base provided with electricity-conducting tracks - Google Patents
Transparent base provided with electricity-conducting tracks Download PDFInfo
- Publication number
- RU2272368C2 RU2272368C2 RU2002130503/09A RU2002130503A RU2272368C2 RU 2272368 C2 RU2272368 C2 RU 2272368C2 RU 2002130503/09 A RU2002130503/09 A RU 2002130503/09A RU 2002130503 A RU2002130503 A RU 2002130503A RU 2272368 C2 RU2272368 C2 RU 2272368C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- paste
- electrically conductive
- microns
- tracks
- conductive paths
- Prior art date
Links
Landscapes
- Surface Heating Bodies (AREA)
- Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способу изготовления электропроводных дорожек на прозрачном основании путем нанесения способом трафаретной печати на это основание электропроводной пасты, а также к прозрачному основанию, снабженному такими электропроводными дорожками.The invention relates to a method for manufacturing electrically conductive tracks on a transparent base by applying a screen printing method to this base of electrically conductive paste, as well as to a transparent base provided with such electrically conductive paths.
Уже на протяжении многих лет известно использование прозрачных оснований, в частности элементов остекления, снабженных электропроводными дорожками, которые могут служить в качестве нагревательных элементов, элементов антенных устройств или элементов систем охранной сигнализации.For many years, it has been known to use transparent substrates, in particular glazing elements equipped with electrically conductive paths, which can serve as heating elements, elements of antenna devices or elements of security alarm systems.
Эти электропроводные дорожки обычно формируются путем трафаретной печати, в процессе осуществления которой используется электропроводная паста, имеющая в своем составе частицы металлического серебра. Из ЕР-А-0712814 известно, что такая электропроводная паста имеет достаточно высокое содержание серебра, величина которого находится в диапазоне от 60 до 90% по весу от общего содержания твердых материалов в этой пасте. В то же время, в ЕР-А-0079854 описана электропроводная паста, которая при помощи трафаретной печати может быть нанесена на поверхность стекла и которая имеет в своем составе от 45% до 90% по весу частиц металлического серебра, причем размеры этих частиц составляют менее 1 мкм.These electrically conductive paths are usually formed by screen printing, in the process of implementation of which an electrically conductive paste is used, having in its composition particles of metallic silver. From EP-A-0712814 it is known that such an electrically conductive paste has a rather high silver content, the value of which is in the range from 60 to 90% by weight of the total solids content in this paste. At the same time, EP-A-0079854 describes an electrically conductive paste that can be applied to the glass surface by screen printing and which comprises from 45% to 90% by weight of metallic silver particles, the sizes of these particles being less than 1 micron.
Электропроводные дорожки подобного типа также могут быть сформированы при помощи способов, отличных от способа трафаретной печати, например, путем осуществления экструзии термоотверждаемой электропроводной пасты непосредственно на поверхность стекла для образования на нем узких нитей или дорожек (см. DE-A-1796310).Electrically conductive tracks of a similar type can also be formed using methods other than the method of screen printing, for example, by extruding a thermosetting electrically conductive paste directly onto a glass surface to form narrow filaments or tracks on it (see DE-A-1796310).
Электропроводные дорожки, которые получают после осуществления обжига (то есть обжига, который обычно выполняют одновременно с термической обработкой элементов остекления с целью их формования и/или закалки), сами по себе имеют достаточно высокую механическую прочность. Вследствие этого обстоятельства может быть исключен дополнительный этап гальванизации, достаточно сложный в осуществлении из-за опасности получения связанных с его осуществлением загрязнений.The electrically conductive tracks that are obtained after firing (i.e., firing, which is usually performed simultaneously with the heat treatment of the glazing elements to form and / or harden them), themselves have a fairly high mechanical strength. As a result of this circumstance, an additional galvanization stage that is quite difficult to implement due to the risk of obtaining contaminants associated with its implementation can be excluded.
Элементы остекления, содержащие электропроводные дорожки, широко используются в автомобилестроении. Эти электропроводные дорожки чаще всего используются в качестве нагревательных элементов, в частности, на заднем стекле автомобиля. Однако такие электропроводные дорожки также могут быть размещены на элементах остекления для того, чтобы придать им функцию элементов антенных систем и/или элементов систем охранной сигнализации. В упомянутых выше патентах отсутствуют какие-либо указания относительно того, что касается ширины реализованных таким образом электропроводных дорожек. На практике такие электропроводные дорожки формируются путем обычной трафаретной печати промышленным способом, и эти дорожки после обжига обычно имеют ширину в диапазоне от 0,4 мм до 1,2 мм и толщину, которая может изменяться в функции номинальной мощности нагревания и величины активного электрического сопротивления на единицу рассматриваемой поверхности.Glazing elements containing electrically conductive tracks are widely used in the automotive industry. These electrically conductive paths are most often used as heating elements, in particular on the rear window of a car. However, such electrically conductive paths can also be placed on the glazing elements in order to give them the function of elements of antenna systems and / or elements of alarm systems. In the above patents, there is no indication as to the width of the electrically conductive tracks thus realized. In practice, such electrically conductive paths are formed by conventional screen printing in an industrial way, and these paths after firing usually have a width in the range of 0.4 mm to 1.2 mm and a thickness that can vary as a function of the nominal heating power and the value of the active electrical resistance by unit of the surface under consideration.
В зависимости от требуемых в данном случае функций, обеспечиваемых такими электропроводными дорожками, их количество на одном и том же элементе остекления имеет тенденцию к возрастанию по мере прогресса в соответствующей области, что может вызвать проблемы их габаритных размеров и видимости сквозь данный элемент остекления. Таким образом, в том случае, когда эти электропроводные дорожки располагаются в поле зрения водителя сквозь данный элемент остекления, они оказываются определенно видимыми изнутри, что может помешать водителю и, кроме того, ухудшить внешний эстетический вид данного автомобиля.Depending on the functions required in this case provided by such electrically conductive paths, their number on the same glazing element tends to increase with progress in the corresponding area, which can cause problems in their overall dimensions and visibility through this glazing element. Thus, in the case when these electrically conductive paths are located in the driver’s field of view through this glazing element, they are definitely visible from the inside, which can interfere with the driver and, in addition, worsen the external aesthetic appearance of this car.
В то же время уже известно использование печатных трафаретов, предназначенных для формирования различных повторяющихся рисунков на стекле (см., например, DE-A-3231382 и DE-A-3506891). Можно также нанести электропроводную пасту более толстым и/или более широким слоем в определенных местах обрабатываемого стекла в процессе осуществления одного и того же технологического этапа (без многочисленных этапов печати), например, для формирования сборных шин (или шин типа "bus bars") электрического тока обогреваемых элементов остекления. Таким образом обеспечивается возможность наилучшим образом регулировать температуру на данном элементе остекления, причем эта температура не должна превышать 50°С в зонах расположения упомянутых сборных шин в нормальных условиях окружающей среды для мощности нагревания, достигающей 450 Вт. Примеры осуществления, приведенные в упомянутых выше патентах, рассчитаны на реализацию при использовании постоянного тока, напряжение которого соответствует обычно используемому в автомобилях напряжению бортового электропитания, имеющему величину в диапазоне от 11 вольт до 14 вольт.At the same time, the use of printed stencils designed to form various repeating patterns on glass is already known (see, for example, DE-A-3231382 and DE-A-3506891). It is also possible to apply an electrically conductive paste with a thicker and / or wider layer in certain places of the processed glass during the implementation of the same technological step (without numerous printing steps), for example, to form busbars (or bus bars) of an electric current of heated glazing elements. Thus, it is possible to best control the temperature on this glazing element, and this temperature should not exceed 50 ° C in the areas where said busbars are located under normal environmental conditions for heating power reaching 450 watts. The embodiments described in the above patents are designed to be implemented using direct current, the voltage of which corresponds to the on-board power supply voltage commonly used in automobiles, ranging from 11 volts to 14 volts.
Известны также обогреваемые элементы остекления и элементы остекления, снабженные антенными конструкциями, в которых электропроводные дорожки образованы тонкими вольфрамовыми проволоками, имеющими диаметр порядка нескольких микрон. Эти проволоки присутствуют только на слоистых элементах остекления, и эти проволоки залиты в толщу адгезивного материала, образующего промежуточный лист данного элемента остекления, поскольку другим способом невозможно достаточно надежным образом закрепить эти проволоки непосредственно на поверхности стекла. Будучи более тонкими, чем электропроводные дорожки, эти проволоки естественно создают меньше помех обзору окружающего пространства и в меньшей степени видны снаружи автомобиля, чем электропроводные дорожки, полученные методом трафаретной печати.Heated glazing elements and glazing elements equipped with antenna structures are also known, in which the electrically conductive paths are formed by thin tungsten wires having a diameter of the order of several microns. These wires are present only on the laminated glazing elements, and these wires are embedded in the thickness of the adhesive material forming the intermediate sheet of this glazing element, since in another way it is impossible to securely fix these wires directly on the glass surface. Being thinner than electrically conductive paths, these wires naturally create less interference with the surrounding area and are less visible from the outside of the car than electrically conductive paths obtained by screen printing.
У автомобилестроителей существует потребность иметь в своем распоряжении, в частности, для создания автомобилей повышенного комфорта элементы остекления, изготовленные из безопасного закаленного или многослойного стекла, снабженного малозаметными невооруженным глазом электропроводными дорожками.There is a need for car manufacturers to have, in particular, glazing elements made of safety tempered or laminated glass equipped with barely visible to the naked eye electrically conductive paths at their disposal, in order to create luxury cars.
Целью настоящего изобретения является создание электропроводных дорожек на прозрачном основании, которые, будучи еще более узкими, чем известные в настоящее время электропроводные дорожки, способны выполнять возложенную на них функцию проводить электрический ток.The aim of the present invention is the creation of electrically conductive paths on a transparent base, which, being even narrower than currently known electrically conductive paths, are able to fulfill the function entrusted to them to conduct electric current.
Эта цель достигается посредством способа в соответствии с предлагаемым изобретением, который состоит в формировании электропроводных дорожек на поверхности прозрачного основания путем нанесения на эту поверхность с помощью трафаретной печати электропроводной пасты, образующей заданный рисунок, и затем осуществлении обжига этих электропроводных дорожек, причем данный способ отличается тем, что используют тиксотропную пасту, содержание серебра в которой превышает 35%, и по меньшей мере 98% образующих эту пасту частиц имеют размеры менее 25 мкм, а также используют сетку, содержащую, по меньшей мере, 90 нитей на сантиметр, причем ширина наиболее узкой из индивидуальных электропроводных дорожек, формируемых при помощи трафаретной печати, не превышает 0,3 мм.This goal is achieved by the method in accordance with the invention, which consists in the formation of electrically conductive tracks on the surface of the transparent base by applying to this surface by screen printing of electrically conductive paste forming a predetermined pattern, and then firing these electrically conductive paths, and this method is characterized in that use a thixotropic paste, the silver content of which exceeds 35%, and at least 98% of the particles forming this paste are less than 25 μm, and also use a mesh containing at least 90 filaments per centimeter, and the width of the narrowest of the individual conductive paths formed by screen printing does not exceed 0.3 mm.
Для получения электропроводных дорожек, имеющих требуемую ширину, оказывается необходимым тщательно контролировать все элементы осуществления способа в соответствии с предлагаемым изобретением. Для этого следует обратить особое внимание на характеристики используемой электропроводной пасты, в частности на ее тиксотропию и размеры частиц, входящих в состав этой пасты, и на параметры сетки, в частности на размер ее ячеек, толщину покрытия и ширину отверстий (в данном случае щелей), которые должны быть предусмотрены в покрытии и которые непосредственно соответствуют ширине дорожек, подлежащих формированию при помощи трафаретной печати. Благодаря предлагаемому изобретению можно серийно производить в промышленных масштабах элементы остекления, снабженные заданным рисунком из особо тонких электропроводных дорожек, малозаметных невооруженным глазом.To obtain electrically conductive paths having the required width, it is necessary to carefully control all the elements of the method in accordance with the invention. For this, special attention should be paid to the characteristics of the electrically conductive paste used, in particular to its thixotropy and the size of the particles that make up this paste, and to the grid parameters, in particular, its cell size, coating thickness and hole width (in this case, gaps) which should be provided in the coating and which directly correspond to the width of the tracks to be formed by screen printing. Thanks to the invention, it is possible to mass-produce on an industrial scale glazing elements equipped with a predetermined pattern of especially thin electrically conductive paths, hardly noticeable to the naked eye.
Отверстия ячеек, а также размеры отверстий или щелей, предусмотренных в покрытии сетки для печати требуемого рисунка на поверхности элемента остекления, оказывают непосредственное влияние на ширину получаемых дорожек. Поскольку по определению размеры этих щелей соответствуют по существу ширине получаемых дорожек, необходимо сформировать предельно узкие щели (обычно имеющие ширину порядка 0,25 мм ± 0,05 мм) в упомянутом покрытии, которое само является достаточно тонким. Тем не менее, ширина одной из этих щелей может проходить по более чем одной единственной ячейке сетки.The openings of the cells, as well as the dimensions of the holes or slots provided in the coating of the grid for printing the desired pattern on the surface of the glazing element, have a direct effect on the width of the resulting tracks. Since, by definition, the dimensions of these slots correspond essentially to the width of the resulting tracks, it is necessary to form extremely narrow slots (usually having a width of the order of 0.25 mm ± 0.05 mm) in said coating, which itself is quite thin. However, the width of one of these slots may extend over more than one single mesh cell.
Однако нельзя исключать, что имеются и другие возможности формирования узких дорожек при помощи другого способа, использующего менее тиксотропную пасту, менее тонкую сетку (например, содержащую приблизительно 70 нитей на сантиметр), более или менее толстое покрытие и т.д.However, it cannot be ruled out that there are other possibilities for forming narrow paths using another method using a less thixotropic paste, a less thin mesh (for example, containing approximately 70 threads per centimeter), a more or less thick coating, etc.
Несмотря на узость упомянутых дорожек, которые едва можно различить невооруженным глазом, они обеспечивают мощность нагревания, сопоставимую с мощностью нагревания, обеспечиваемой с использованием дорожек или зон нагревания, полученных путем обычной трафаретной печати. Тем не менее, толщина этих дорожек, хотя и увеличенная, поддерживается в приемлемых пределах. Электропроводные дорожки, полученные при использовании описанного здесь способа, имеют, таким образом, максимальную толщину на поверхности стекла после обжига порядка 35 мкм или, в более общем случае, толщину в диапазоне от 15 мкм до 25 мкм, тогда как толщина обычных электропроводных дорожек составляет примерно 12 мкм. Эта более существенная максимальная толщина электропроводных дорожек может быть получена, в частности, благодаря применению паст с высоким уровнем тиксотропии, используемых в соответствии с предлагаемым изобретением, которые обладают способностью очень быстро восстанавливать свою исходную вязкость после нанесения на поверхность стекла.Despite the narrowness of the mentioned tracks, which can hardly be distinguished with the naked eye, they provide heating power comparable to the heating power provided using the tracks or heating zones obtained by conventional screen printing. However, the thickness of these tracks, although increased, is maintained within acceptable limits. The conductive paths obtained using the method described herein have thus a maximum thickness on the glass surface after firing of the order of 35 μm or, more generally, a thickness in the range of 15 μm to 25 μm, while the thickness of conventional conductive paths is approximately 12 microns. This more substantial maximum thickness of the electrically conductive tracks can be obtained, in particular, due to the use of pastes with a high level of thixotropy, used in accordance with the invention, which have the ability to very quickly restore its original viscosity after application to the glass surface.
Благодаря способу в соответствии с предлагаемым изобретением можно, таким образом, существенно уменьшить ширину или индивидуальные размеры электропроводных дорожек, нанося при помощи печати тиксотропную пасту, имеющую в своем составе по меньшей мере 35% серебра по весу, представляющую хорошие свойства текучести для высокого градиента усилия сдвига и состоящую из очень мелких частиц, посредством особо тонкой сетки, образованной нитями, изготовленными из известного на данном уровне техники материала и располагающимися таким образом, чтобы отверстие ячейки было достаточно малым.Thanks to the method in accordance with the invention, it is thus possible to significantly reduce the width or the individual dimensions of the conductive tracks by printing using a thixotropic paste having at least 35% silver by weight, representing good flow properties for a high shear stress gradient and consisting of very fine particles, by means of a particularly fine mesh formed by threads made from material known at the prior art and arranged in such a way that the cell opening would be small enough.
Здесь следует особо подчеркнуть важность, которую в данном случае приобретает тиксотропный характер электропроводной пасты, предназначенной для нанесения на основание путем трафаретной печати. В процессе нанесения такой пасты напряжение сдвига, испытываемое этой пастой, является достаточно высоким для того, чтобы вызвать резкое и существенное падение ее вязкости, что позволяет этой пасте свободно пройти сквозь отверстия сетки и быть нанесенной на поверхность основание, образуя рисунок дорожек. Пасты, которые подходят для такого применения, определяются величиной отношения вязкости в отсутствие напряжения сдвига (исходная вязкость) к вязкости при воздействии напряжения сдвига (возникающего в условиях трафаретной печати), которая изменяется в диапазоне от 50 до 1000 и даже больше, например, вплоть до 1300-1500. Для сравнения можно напомнить, что величина этого отношения для обычных электропроводных паст, используемых для трафаретной печати, составляет от 2 до 10.Here, it is necessary to emphasize the importance, which in this case acquires the thixotropic nature of the electrically conductive paste, intended for application to the substrate by screen printing. During the application of such a paste, the shear stress experienced by this paste is high enough to cause a sharp and significant drop in its viscosity, which allows this paste to freely pass through the holes of the mesh and be applied to the surface of the base, forming a pattern of tracks. Pastes that are suitable for this application are determined by the ratio of viscosity in the absence of shear stress (initial viscosity) to viscosity under the influence of shear stress (occurring under the conditions of screen printing), which varies in the range from 50 to 1000 and even more, for example, up to 1300-1500. For comparison, we can recall that the magnitude of this ratio for conventional conductive pastes used for screen printing is from 2 to 10.
Важно также, чтобы после нанесения на поверхность основания данная паста восстановила вязкость, возможно более близкую к своей исходной вязкости, и за очень короткий промежуток времени (время восстановления), а также чтобы эта величина оставалась стабильной во времени. Таким образом устраняют недостатки, связанные с текучестью пасты, в частности увеличение ширины и уменьшение толщины отпечатанных дорожек, причем эти недостатки становятся тем более существенными, чем более высокой является толщина наносимого слоя пасты. В общем случае следует выбирать пасту, время восстановления свойств которой имеет величину менее 1 секунды и предпочтительно имеет величину порядка нескольких десятых долей секунды.It is also important that after applying to the surface of the base, this paste restores the viscosity, possibly closer to its original viscosity, and for a very short period of time (recovery time), as well as that this value remains stable over time. This eliminates the disadvantages associated with the fluidity of the paste, in particular the increase in width and decrease in the thickness of the printed tracks, and these disadvantages become all the more significant, the higher the thickness of the applied layer of paste. In general, a paste should be selected whose recovery time is less than 1 second and preferably has a value of the order of several tenths of a second.
При использовании менее тиксотропной пасты или пасты, имеющей в своем составе более крупные частицы, нет возможности получить электропроводные дорожки, имеющие указанную выше ширину, поскольку в этом случае такая паста не может пройти сквозь узкие отверстия сетки. Кроме того, больше уже нельзя рассматривать производство узких электропроводных дорожек при использовании пасты, время восстановления свойств которой (или время перехода между ее квазитекучим состоянием под действием напряжения сдвига и нормальным, то есть практически твердым состоянием) является слишком большим для того, чтобы получить дорожки, которые становились бы устойчивыми сразу после снятия сетки.When using a less thixotropic paste or paste having larger particles, it is not possible to obtain electrically conductive tracks having the above width, since in this case such a paste cannot pass through the narrow openings of the mesh. In addition, it is no longer possible to consider the production of narrow electrically conductive paths when using paste, the recovery time of which (or the transition time between its quasi-fluid state under the action of shear stress and normal, i.e., practically solid state) is too long to obtain paths, which would become stable immediately after removing the mesh.
В том случае, когда содержание серебра в пасте превышает 50%, дорожки, имеющие ширину менее 0,25 мм, могут быть использованы в качестве нагревательных элементов без увеличения температуры при номинальной допустимой мощности. Дорожки, в которых содержание серебра является меньшим и составляет, например, порядка 35%, чаще используются в качестве элементов систем охранной сигнализации и/или антенных систем.In the case where the silver content in the paste exceeds 50%, paths having a width of less than 0.25 mm can be used as heating elements without increasing the temperature at the rated permissible power. Tracks in which the silver content is lower and, for example, is about 35%, are more often used as elements of security alarm systems and / or antenna systems.
Комбинированное использование тиксотропной электропроводной пасты, образованной частицами очень малых размеров, и сетки с тонкими ячейками позволяет печатать электропроводные дорожки с превосходным разрешением. Кроме того, увеличивая содержание серебра в такой тиксотропной пасте, можно уменьшать окончательную толщину выполняемых дорожек.The combined use of a thixotropic electrically conductive paste formed by particles of very small sizes and a mesh with thin cells allows you to print electrically conductive tracks with excellent resolution. In addition, by increasing the silver content in such a thixotropic paste, the final thickness of the tracks made can be reduced.
Хотя предлагаемое изобретение специфическим образом адаптировано к электропроводным пастам, изготовленным на основе серебра, оно, разумеется, может быть распространено и на аналогичные пасты, имеющие в своем составе другие металлические частицы, способные отвечать требуемым критериям электрической проводимости, такие, например, как частицу меди или золота.Although the present invention is specifically adapted to silver-based conductive pastes, it can of course be extended to similar pastes containing other metal particles capable of meeting the required criteria for electrical conductivity, such as, for example, a copper particle or gold.
Элементы остекления, полученные в соответствии с предлагаемым изобретением, хотя и снабжены более узкими электропроводными дорожками, обладают свойствами электрической проводимости, сопоставимыми со свойствами элементов остекления, снабженных электропроводными дорожками, полученными при помощи обычной трафаретной печати, и при прочих равных условиях (количество электропроводных дорожек, их расположение, расстояние между этими дорожками и т.д.). В частности, в случае обогреваемых элементов остекления аналогичная мощность нагревания достигается при использовании того же количества дорожек.The glazing elements obtained in accordance with the invention, although equipped with narrower conductive paths, have electrical conductivity comparable to the properties of glazing elements equipped with conductive paths obtained using conventional screen printing, and all other things being equal (number of conductive paths, their location, the distance between these tracks, etc.). In particular, in the case of heated glazing elements, a similar heating power is achieved using the same number of tracks.
Способ в соответствии с предлагаемым изобретением в значительной мере позволяет преодолеть ограничения, которые заставляют изменять поперечное сечение электропроводных дорожек в функции местоположения, занимаемого этими дорожками на данном элементе остекления. Такие ограничения существуют, например, для элементов остекления трапециевидной формы, где дорожки, располагающиеся в верхней части элемента, являются более короткими, чем дорожки, располагающиеся в его нижней части, что определяет необходимость соответствующей адаптации поперечного сечения дорожек с тем, чтобы сохранить на сопоставимом уровне мощность нагревания на всей поверхности стекла. Это ограничение встречается также на элементах остекления, где максимальная мощность нагревания требуется в зоне, соответствующей полю обзора водителя автомобиля. В этом случае электропроводные дорожки имеют более значительную ширину в окрестности боковых краев, чем в центре данного элемента остекления. Действуя в условиях предлагаемого изобретения, можно сформировать электропроводные дорожки одинаковой ширины без того, чтобы это выражалось в существенном различии однородности мощности нагревания. С этой точки зрения имеются все основания полагать, что уменьшение электрического сопротивления является следствием того обстоятельства, что паста имеет высокое содержание серебра и что она располагается на большей толщине. Значения максимально допустимой температуры на уровне сборных шин соблюдаются без необходимости нанесения при помощи трафаретной печати значительной толщины пасты с высокой электропроводностью. Чаще всего температура в непосредственной близости от сборных шин имеет величину, на 15% меньшую, чем максимально допустимая температура, и не превышает 50°С в нормальных условиях окружающей температуры для номинальной мощности, не превышающей 450 Вт при напряжении электрического питания в диапазоне от 11 вольт до 14 вольт.The method in accordance with the invention significantly overcomes the limitations that make it necessary to change the cross section of the conductive paths as a function of the location occupied by these paths on a given glazing element. Such restrictions exist, for example, for trapezoidal glazing elements, where the tracks located in the upper part of the element are shorter than the tracks located in its lower part, which determines the need for appropriate adaptation of the cross section of the tracks in order to maintain a comparable level heating power over the entire surface of the glass. This restriction is also found on glazing elements, where the maximum heating power is required in the area corresponding to the field of view of the driver of the car. In this case, the electrically conductive tracks have a greater width in the vicinity of the side edges than in the center of this glazing element. Acting under the conditions of the present invention, it is possible to form electrically conductive tracks of the same width without this being expressed in a significant difference in the uniformity of the heating power. From this point of view, there is every reason to believe that the decrease in electrical resistance is a consequence of the fact that the paste has a high silver content and that it is located on a larger thickness. Values of the maximum allowable temperature at the level of busbars are observed without the need to apply a large thickness of paste with high electrical conductivity by screen printing. Most often, the temperature in the immediate vicinity of the busbars has a value 15% lower than the maximum allowable temperature and does not exceed 50 ° C under normal ambient temperature conditions for a rated power not exceeding 450 W with an electric supply voltage in the range of 11 volts up to 14 volts.
Производство в промышленных масштабах элементов остекления с использованием способа в соответствии с предлагаемым изобретением позволяет обеспечить экономию электропроводной пасты для трафаретной печати, в частности, в том случае, когда эта паста имеет высокое содержание серебра (например, содержание серебра, превышающее или равное 80%). Это справедливо для осуществления нагревающих электропроводных дорожек и в еще большей степени справедливо в том случае, когда речь идет об электропроводных дорожках, предназначенных для функционирования в качестве элементов систем охранной сигнализации и/или элементов антенных систем.The industrial production of glazing elements using the method in accordance with the invention allows to save on conductive paste for screen printing, in particular, in the case when this paste has a high silver content (for example, the silver content is greater than or equal to 80%). This is true for the implementation of heating conductive paths and even more true when it comes to conductive paths designed to function as elements of a security alarm system and / or elements of antenna systems.
В соответствии с первым предпочтительным вариантом осуществления предлагаемого изобретения совместно используют тиксотропную электропроводную пасту, имеющую содержание серебра, превышающее 35%, и предпочтительно превышающую 50%, а еще лучше - превышающую 70%, в которой основная доля образующих эту пасту частиц (или по меньшей мере 98% этих частиц) имеет размеры меньше 25 мкм, и предпочтительно меньше 12 мкм, и сетку трафаретной печати, содержащую по меньшей мере 90 нитей на сантиметр и толщину покрытия, составляющую по меньшей мере 30 мкм, и предпочтительно имеющую величину в диапазоне от 50 мкм до 100 мкм. Такой образ действий позволяет наносить на основание путем продавливания и за один единственный проход относительно большую толщину пасты для трафаретной печати по сравнению с толщиной, которую получают обычными способами. Полученные таким образом отпечатки представляют после обжига толщину менее 35 мкм и, в более общем случае, толщину в диапазоне от 15 мкм до 25 мкм.According to a first preferred embodiment of the invention, a thixotropic electrically conductive paste is used having a silver content in excess of 35%, and preferably in excess of 50%, and even better in excess of 70%, in which the majority of the particles forming this paste (or at least 98% of these particles) has a size of less than 25 microns, and preferably less than 12 microns, and a screen printing screen containing at least 90 filaments per centimeter and a coating thickness of at least 30 microns, and titelno having a size ranging from 50 microns to 100 microns. This method of action allows you to apply to the base by pressing and in one single pass the relatively large thickness of the paste for screen printing compared with the thickness that is obtained by conventional methods. The prints thus obtained represent, after firing, a thickness of less than 35 μm and, more generally, a thickness in the range of 15 μm to 25 μm.
Сетка, применяемая в рамках этого варианта осуществления изобретения, имеет более значительную толщину покрытия (составляющую более 30 мкм), чем толщина покрытия сеток с эквивалентным количеством нитей, используемых для рассматриваемого применения (обычно составляющую менее 10 мкм). Эта сетка может быть получена при помощи фотографической технологии, которая сама по себе известна и которая состоит в покрытии поверхности сетки слоем или пленкой смолы, способной к структурированию под действием света и в воздействии на нее путем проекции диапозитива с тем, чтобы воспроизвести рисунок печати на сетке. В рассматриваемом здесь случае используют предварительно сенсибилизированную и поддающуюся структурированию под действием света смолу, которая способна сформировать покрытие, достаточно твердое для того, чтобы противостоять воздействию ракеля или скребка трафаретной печати на протяжении очень короткого времени, составляющего примерно 150 секунд и даже меньше. Для сравнения следует напомнить, что при использовании обычной поддающейся структурированию под действием света смолы необходимо иметь достаточно продолжительное время инсоляции, составляющее от 5 до 6 минут, для обеспечения структурирования по всей толщине покрытия. В данном случае термин "предварительно сенсибилизированная и поддающаяся структурированию под действием света смола" следует понимать предварительно структурированную смолу, которая содержит один или несколько полимеров с малым молекулярным весом, способных реагировать под воздействием света таким образом, чтобы сформировать структурированную решетку. Эта предварительно сенсибилизированная и поддающаяся структурированию под действием света смола может быть использована, в частности, в форме эмульсионного слоя, нанесенного непосредственно на сетку или в форме пленки, несущей на себе эту смолу, причем эта пленка увлажняется перед ее наложением на поверхность сетки. Ограничивая продолжительность инсоляции, можно, таким образом, предотвратить эффекты воздействия паразитного света в непосредственной близости от краев печатной маски, то есть света, который вызывает нежелательное структурирование смолы. Следствием этого является уменьшение размеров отпечатанного рисунка по отношению к размерам печатной маски на поверхности, подвергающейся инсоляции, что выражается в процессе осуществления трафаретной печати в уменьшении количества пасты, наносимой на основание, и в ухудшении разрешения в полученном отпечатке электропроводных дорожек.The mesh used in the framework of this embodiment of the invention has a greater coating thickness (component of more than 30 μm) than the coating thickness of grids with an equivalent number of threads used for the application in question (usually less than 10 μm). This grid can be obtained using photographic technology, which is known per se and which consists in coating the surface of the grid with a layer or film of resin, capable of structuring under the influence of light and acting on it by projecting a transparency in order to reproduce the print pattern on the grid . In the case considered here, a pre-sensitized and light-crosslinkable resin is used that is capable of forming a coating that is hard enough to withstand the effects of a doctor blade or screen scraper for a very short time of about 150 seconds or even less. For comparison, it should be recalled that when using a resin that is conventionally structured under the influence of light, it is necessary to have a sufficiently long insolation time of 5 to 6 minutes to ensure structuring over the entire thickness of the coating. In this case, the term "pre-sensitized and crosslinkable resin under the influence of light" should be understood as a pre-structured resin that contains one or more low molecular weight polymers capable of reacting under the influence of light in such a way as to form a structured lattice. This resin, which is previously sensitized and structured under the influence of light, can be used, in particular, in the form of an emulsion layer deposited directly on the mesh or in the form of a film supporting this resin, and this film is moistened before being applied to the mesh surface. By limiting the duration of insolation, it is thus possible to prevent the effects of stray light in the immediate vicinity of the edges of the printing mask, that is, the light that causes unwanted cross-linking of the resin. The consequence of this is a decrease in the size of the printed pattern relative to the size of the printing mask on the surface exposed to insolation, which is expressed in the process of screen printing in reducing the amount of paste applied to the substrate and in the deterioration of the resolution in the resulting print of the electrically conductive tracks.
Предпочтительным образом следует выбирать сетку, края которой, соответствующие рисункам печати, являются по существу параллельными в направлении толщины таким образом, чтобы отверстие, предназначенное для прохождения электропроводной пасты, оставалось по существу неизменным от одной до другой стороны сетки. В любом случае желательно, чтобы изменение отверстия между двумя сторонами сетки для одного и того же рисунка было меньше 20%, и предпочтительно меньше 10%. Для сравнения следует отметить, что при использовании обычной упомянутой выше структурируемой под действием света смолы значительное время инсоляции, необходимое для структурирования, не позволяет получить желаемое отверстие, соответствующее печатному рисунку (сужение отверстия и даже его полная закупорка).Preferably, a grid should be selected whose edges corresponding to the print patterns are substantially parallel in the thickness direction so that the opening for passage of the electrically conductive paste remains substantially unchanged from one side to the other side of the grid. In any case, it is desirable that the change in the hole between the two sides of the grid for the same pattern be less than 20%, and preferably less than 10%. For comparison, it should be noted that when using the usual resin structured under the influence of light above, the significant insolation time required for structuring does not allow to obtain the desired hole corresponding to the printed pattern (narrowing of the hole and even its complete blockage).
Характер нитей, образующих сетку, в данном случае не является критичным. Предпочтительным образом эти нити изготовлены из полиэфирной смолы и каждая нить представляет собой единую нить (или моноволокно), диаметр которой имеет величину в диапазоне от 30 мкм до 60 мкм, и предпочтительно имеет величину в диапазоне от 40 мкм до 50 мкм.The nature of the filaments forming the grid is not critical in this case. Preferably, these threads are made of polyester resin and each thread is a single thread (or monofilament), the diameter of which has a value in the range from 30 μm to 60 μm, and preferably has a value in the range from 40 μm to 50 μm.
Ракель, который позволяет продавить электропроводную пасту через сетку трафаретной печати, может представлять собой обычный ракель, имеющий ребро печати с прямым углом, со скошенной кромкой или закругленное ребро. Использование ракеля с закругленным ребром печати позволяет обеспечить некоторое увеличение напряжения сдвига, что приводит к уменьшению вязкости пасты в процессе ее прохождения сквозь сетку. Предпочтительным образом такой ракель может быть изготовлен из материала типа полимера, например из полиуретана, представляющего твердость по Шору А в диапазоне от 65 до 85.The squeegee, which allows you to push the conductive paste through the screen, can be a conventional squeegee having a printing edge with a right angle, with a beveled edge or a rounded edge. The use of a squeegee with a rounded print rib allows for a slight increase in shear stress, which leads to a decrease in the viscosity of the paste during its passage through the grid. Advantageously, such a doctor blade may be made of a material such as a polymer, for example polyurethane, representing Shore A hardness in the range of 65 to 85.
Благодаря предлагаемому изобретению можно получить электропроводные дорожки, имеющие поверхностное сопротивление менее 2,5 мОм на квадрат для толщины 10 мкм после обжига, что соответствует их удельному сопротивлению, имеющему величину менее 2,5 мкОм·см.Thanks to the invention, it is possible to obtain electrically conductive tracks having a surface resistance of less than 2.5 mOhm per square for a thickness of 10 μm after firing, which corresponds to their specific resistance having a value of less than 2.5 μOhm · cm.
Кроме того, полученные таким образом электропроводные дорожки представляют удовлетворительную стойкость к абразивному износу даже в том случае, когда они имеют значительную толщину. Это связывают с более существенным уплотнением частиц серебра в пасте в процессе обжига.In addition, the electrically conductive tracks thus obtained exhibit satisfactory abrasion resistance even when they are of considerable thickness. This is associated with a more substantial compaction of silver particles in the paste during the firing process.
В последующем изложении будет описано изготовление обогреваемого элемента остекления с целью его использования в качестве обогреваемого заднего стекла автомобиля.The following discussion will describe the manufacture of a heated glazing member for use as a heated rear window of a car.
При этом используется тиксотропная паста для трафаретной печати, содержащая 80% серебра, 4% фритты или стеклянной зернистой массы и 16% связующего вещества, функция которого состоит в том, чтобы облегчить нанесение данной пасты на основание. Все частицы, содержащиеся в этой пасте, имеют размеры менее 15 мкм. Отношение вязкости пасты без напряжения сдвига к ее вязкости под воздействием напряжения сдвига в условиях осуществления трафаретной печати равно 200.In this case, a thixotropic screen printing paste is used, containing 80% silver, 4% frit or glass granular mass and 16% binder, the function of which is to facilitate the application of this paste on the base. All particles contained in this paste are less than 15 microns in size. The ratio of the viscosity of the paste without shear stress to its viscosity under the influence of shear stress under conditions of screen printing is 200.
Используемая сетка представляет собой ткань типа 100 Т, поставляемую на рынок фирмой SEFAR. Эта ткань содержит 100 нитей на сантиметр, причем каждая нить представляет собой единую нить, изготовленную из полиэфирной смолы и имеющую диаметр 40 мкм, и представляет отверстие ячейки, равное 58 мкм. Эта сетка покрыта слоем предварительно сенсибилизированной и поддающейся структурированию под действием света эмульсии толщиной 80 мкм и рисунок, соответствующий маске печати, воспроизводится на сетке с использованием фотографической технологии (время инсоляции составляет 150 секунд, мощность лампы инсоляции имеет величину 7000 Вт). Края покрытия на уровне рисунков, воспроизводящих дорожки, являются параллельными. Это означает, что отверстие для прохождения пасты является неизменным от одной стороны сетки к другой ее стороне.The mesh used is a 100 T type fabric marketed by SEFAR. This fabric contains 100 threads per centimeter, each thread being a single thread made of polyester resin and having a diameter of 40 μm and representing a cell opening of 58 μm. This grid is coated with a layer of a pre-sensitized and structured emulsion with a thickness of 80 μm and the pattern corresponding to the print mask is reproduced on the grid using photographic technology (the insolation time is 150 seconds, the insolation lamp power is 7000 W). The edges of the coating at the level of the patterns reproducing the tracks are parallel. This means that the hole for the passage of the paste is unchanged from one side of the grid to its other side.
Отпечатывают нанесенный на сетку рисунок на листе стекла посредством ракеля, изготовленного из полиуретана, с прямым углом, имеющей твердость по Шору А 85. При скорости печати 20 м/мин и расстоянием до непосредственного контакта 8 мм формируют дорожки, которые после цикла обжига (при окружающей температуре 650°С, осуществляемого на протяжении 150 секунд) представляют ширину в диапазоне от 0,2 мм до 0,22 мм и толщину 15 мкм. Элемент остекления, снабженный сборными шинами электрического тока, обладает теми же характеристиками в отношении электрического сопротивления и мощности нагрева, что и элемент остекления, обладающий тем же количеством электропроводных дорожек, располагающихся аналогичным образом и полученных при помощи обычной трафаретной печати (ширина дорожек превышает 0,5 мм).The pattern printed on the grid is printed on a glass sheet using a squeegee made of polyurethane at a right angle having Shore hardness A 85. At a print speed of 20 m / min and a distance to direct contact of 8 mm, tracks are formed which after a firing cycle (at ambient temperature of 650 ° C, carried out over 150 seconds) represent a width in the range from 0.2 mm to 0.22 mm and a thickness of 15 μm. A glazing element equipped with busbars of electric current has the same characteristics with respect to electrical resistance and heating power as a glazing element having the same number of electrically conductive tracks arranged in a similar manner and obtained using conventional screen printing (the width of the tracks exceeds 0.5 mm).
В последующем изложении будет описано изготовление обогреваемого элемента остекления в соответствии с другим вариантом осуществления предлагаемого изобретения и также с целью использования этого элемента остекления в качестве обогреваемого заднего стекла автомобиля.In the following, the manufacture of a heated glazing element in accordance with another embodiment of the present invention and also for the purpose of using this glazing element as a heated rear window of a car will be described.
Хотя обычные ракели имеют заостренное ребро печати с прямым углом, при помощи которого электропроводная паста продавливается через сетку на поверхность, размещенную под ней, оказывается предпочтительным для осуществления предлагаемого изобретения использовать модифицированное ребро печати ракеля, обеспечивающее определенный эффект клина. Пока еще не найдено объяснение этому эффекту, возникающему вследствие использования скошенной кромки или закругления на упомянутом ребре печати для данной специфической конфигурации, но можно предположить, что здесь имеет место эффект, обратный тиксотропии электропроводной пасты, используемой для трафаретной печати, то есть эффект, обратный падению вязкости в результате увеличения напряжения сдвига, воздействующего на связующее вещество этой пасты.Although conventional squeegees have a sharp printing edge with a right angle, with the help of which the electrically conductive paste is pressed through the grid onto the surface located below it, it is preferable to use the modified squeegee printing edge providing the certain wedge effect. No explanation has yet been found for this effect arising from the use of a chamfered edge or rounding on the aforementioned printing edge for this specific configuration, but it can be assumed that there is an effect inverse to the thixotropy of the conductive paste used for screen printing, that is, the opposite effect viscosity as a result of an increase in shear stress acting on the binder of this paste.
Скорость печати при помощи ракеля оказывается немного меньшей по сравнению с обычными способами трафаретной печати вследствие необходимости продавливать электропроводную пасту через щели или отверстия существенно меньшего поперечного сечения по сравнению с поперечными сечениями отверстий в покрытиях сеток известных типов. Кроме того, расстояние до непосредственного контакта с сеткой (то есть расстояние между свободно натянутой сеткой и подлежащим печати основанием, или стеклом в данном случае) поддерживается на уровне 10 мм.The printing speed with the squeegee is slightly lower compared to conventional screen printing methods due to the need to push the conductive paste through slots or holes with a substantially smaller cross section compared to the cross sections of the holes in the coatings of known types of meshes. In addition, the distance to direct contact with the mesh (i.e., the distance between the freely stretched mesh and the substrate or glass to be printed in this case) is maintained at 10 mm.
При использовании упомянутых выше материалов и размерных параметров удельное сопротивление на уровне менее 2,5 мк·Ом·см может быть получено после обжига.When using the above materials and dimensional parameters, a resistivity of less than 2.5 μm · Ohm · cm can be obtained after firing.
В качестве электропроводной пасты в данном случае используют продукт типа Н 669 фирмы DuPont, вязкость которого составляет 17·Па·с (Паскаль х секунда). Эта паста имеет в своем составе только частицы, размеры которых не превышают 10 мкм. Эта паста представляет отношение вязкости без напряжения сдвига к вязкости при воздействии напряжения сдвига в условиях осуществления трафаретной печати, равное 100.In this case, a DuPont type H 669 product with a viscosity of 17 · Pa · s (Pascal x second) is used as an electrically conductive paste. This paste contains only particles whose sizes do not exceed 10 microns. This paste represents the ratio of viscosity without shear stress to viscosity when exposed to shear stress under conditions of screen printing, equal to 100.
Используемая сетка представляет собой ткань типа 95 Т, поставляемую на рынок итальянской фирмой SAATI S.p.A. Эта ткань содержит 95 нитей на сантиметр, причем каждая нить представляет собой единую нить, изготовленную из полиэфирной смолы и имеющую диаметр 40 мкм, и представляет отверстие ячейки, равное 65 мкм. Эта сетка покрыта слоем предварительно сенсибилизированной и поддающейся структурированию под действием света эмульсии толщиной приблизительно 16 мкм, и рисунок, соответствующий трафарету печати, воспроизводится на сетке с использованием фотографической технологии. Края покрытия на уровне рисунков, воспроизводящих дорожки, являются параллельными. Это означает, что отверстие для прохождения пасты является неизменным от одной стороны сетки до другой ее стороны. Щели, сформированные в покрытии, имеют наименьшую ширину, составляющую примерно 250 мкм.The mesh used is a fabric of type 95 T, marketed by the Italian company SAATI S.p.A. This fabric contains 95 filaments per centimeter, each filament being a single filament made of polyester resin and having a diameter of 40 microns and representing a cell opening of 65 microns. This grid is coated with a layer of pre-sensitized and crosslinkable emulsion with a thickness of approximately 16 μm, and the pattern corresponding to the printing screen is reproduced on the grid using photographic technology. The edges of the coating at the level of the patterns reproducing the tracks are parallel. This means that the hole for the passage of the paste is unchanged from one side of the grid to its other side. Slots formed in the coating have the smallest width of approximately 250 microns.
Отпечатывают нанесенный на сетку рисунок на листе стекла посредством ракеля, изготовленного из полиуретана, ребро которого снабжено скошенной под углом 45° кромкой на протяжении 0,2 мм, и имеющего твердость по Шору А, составляющую 65. При скорости печати, составляющей 0,35 м/сек, и расстоянии до непосредственного контакта с основанием, составляющем 10 мм, формируют дорожки, которые после цикла обжига (при окружающей температуре 650°С и осуществляемого на протяжении 150 секунд) представляют ширину от 0,2 мм до 0,22 мм и толщину 12-15 мкм. Элемент остекления, снабженный сборными шинами электрического тока, обладает теми же характеристиками в отношении электрического сопротивления и мощности нагрева, что и элемент остекления, обладающий тем же количеством электропроводных дорожек, располагающихся аналогичным образом и полученных при помощи обычной трафаретной печати (ширина дорожек превышает 0,5 мм).The pattern printed on the grid is printed on a glass sheet using a squeegee made of polyurethane, the rib of which is provided with a beveled angle of 45 ° for 0.2 mm and having a Shore A hardness of 65. At a printing speed of 0.35 m / sec, and the distance to direct contact with the base, 10 mm, form tracks that after a firing cycle (at an ambient temperature of 650 ° C and carried out for 150 seconds) represent a width of 0.2 mm to 0.22 mm and a thickness 12-15 microns. A glazing element equipped with busbars of electric current has the same characteristics with respect to electrical resistance and heating power as a glazing element having the same number of electrically conductive tracks arranged in a similar manner and obtained using conventional screen printing (the width of the tracks exceeds 0.5 mm).
Claims (20)
Applications Claiming Priority (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10018902.4 | 2000-04-14 | ||
| DE10018902 | 2000-04-14 | ||
| DE10038768A DE10038768A1 (en) | 2000-04-14 | 2000-08-09 | Transparent substrate with pattern of electric conductive tracks, screen printed, using stove burnt paste |
| DE10038768.3 | 2000-08-09 | ||
| DE10056777.0 | 2000-11-16 | ||
| FR0016199A FR2818087B3 (en) | 2000-12-13 | 2000-12-13 | METHOD FOR MANUFACTURING ELECTRICALLY CONDUCTIVE TRACKS ON A TRANSPARENT SUBSTRATE AND SUBSTRATE OBTAINED |
| FR00/16199 | 2000-12-13 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2002130503A RU2002130503A (en) | 2004-03-10 |
| RU2272368C2 true RU2272368C2 (en) | 2006-03-20 |
Family
ID=36117463
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002130503/09A RU2272368C2 (en) | 2000-04-14 | 2001-04-17 | Transparent base provided with electricity-conducting tracks |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2272368C2 (en) |
-
2001
- 2001-04-17 RU RU2002130503/09A patent/RU2272368C2/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2002130503A (en) | 2004-03-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7582833B2 (en) | Transparent substrate provided with electroconductive strips | |
| CA2162254C (en) | Printing screen and method for printing a variable thickness pattern | |
| CA1287772C (en) | Printing | |
| EP1151258B1 (en) | Method of producing a platinum temperature sensor using burnt ceramic substrates | |
| GB2097187A (en) | Electroluminescence structure | |
| US4933050A (en) | Process for producing a planar dimmer | |
| DE1925760A1 (en) | Process for making patterned metal thin films | |
| RU2272368C2 (en) | Transparent base provided with electricity-conducting tracks | |
| CN110637503A (en) | Method for printing structured silver coatings with improved current carrying capacity | |
| CA1155967A (en) | Medium film deposition of electric circuits | |
| ZA200208063B (en) | Transparent substrate provided with electrically conducting tracks. | |
| EP0307007A2 (en) | Making electrical contact between metals and resistive elements | |
| JP2805810B2 (en) | Manufacturing method of plate glass with hot-wire printing | |
| DE19901140A1 (en) | Conductive adhesive tapes and their manufacture | |
| GB2117796A (en) | Forming ceramic layers; dielectric structures | |
| JPH0888072A (en) | Surge absorbing element, and connector and circuit device employing the element | |
| DE10136114B4 (en) | Method for producing a planar circuit carrier | |
| DE102004052477B4 (en) | Heated exterior mirror | |
| JP3280780B2 (en) | Thick film circuit printing method | |
| GB2172439A (en) | Printed circuits | |
| CA1251509A (en) | Making electrical contact between metals and resistive elements | |
| HU182747B (en) | Method for producing electrically heatable glass panes and ceramic materials |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200418 |